超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵素體不銹鋼,相當于超級奧氏體不銹鋼(gang),其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。

超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼按(an)碳(tan)、氮含(han)量的(de)不(bu)同,可(ke)區分為高純(chun)和一般純(chun)度兩類。前者碳(tan):≤0.01%、氮:≤0.015%、碳(tan)+氮:≤0.01%;后者采(cai)用(yong)(yong)加入(ru)Ti、Nb穩(wen)定化(hua)措施以(yi)防止敏化(hua)后耐蝕性降低。高純(chun)超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼性能好,但生(sheng)(sheng)產成本偏高,除在特殊情況下一般不(bu)被采(cai)用(yong)(yong);一般純(chun)度并加人穩(wen)定化(hua)元素一類,可(ke)采(cai)用(yong)(yong)通用(yong)(yong)不(bu)銹鋼裝備進行生(sheng)(sheng)產,其(qi)性能亦可(ke)達到高純(chun)度類的(de)水(shui)平,因此采(cai)用(yong)(yong)較多(duo)。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超(chao)級(ji)(ji)鐵(tie)素體(ti)不(bu)銹鋼(見表(biao)9.6)。



由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不(bu)銹鋼焊管日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不銹鋼焊接鋼管(guan)》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。
GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。
Cr、Mo復合合金化(hua)是超(chao)級鐵素(su)(su)(su)體(ti)不銹鋼的(de)(de)合金化(hua)特(te)點,Strecher于1974年公布(bu)的(de)(de)Cr、Mo含(han)量與(yu)鋼的(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)、耐(nai)(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)應力腐(fu)蝕(shi)之間的(de)(de)關(guan)系(xi)曲線(xian),是超(chao)級鐵素(su)(su)(su)體(ti)不銹鋼發(fa)展的(de)(de)基礎。為(wei)了能滿(man)足所(suo)規定的(de)(de)3種腐(fu)蝕(shi)條件,鐵素(su)(su)(su)體(ti)不銹鋼中的(de)(de)Cr、Mo含(han)量需恰當配比,當wc在25%~32%范圍內,隨(sui)Cr含(han)量的(de)(de)提(ti)高,為(wei)滿(man)足對耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)要(yao)求,所(suo)需加(jia)入(ru)的(de)(de)Mo含(han)量隨(sui)之下降。此外,還(huan)應考慮Cr、Mo對脆(cui)(cui)(cui)性(xing)和韌(ren)脆(cui)(cui)(cui)轉(zhuan)變溫度(du)的(de)(de)影響,過高的(de)(de)Cr、Mo含(han)量將加(jia)劇脆(cui)(cui)(cui)性(xing)相的(de)(de)析出和升高韌(ren)脆(cui)(cui)(cui)轉(zhuan)變溫度(du)。因此,超(chao)級鐵素(su)(su)(su)體(ti)不銹鋼中的(de)(de)Cr、Mo均限制在一定范圍之內,形成(cheng)了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等(deng)類(lei)型的(de)(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)不銹鋼。
這類鋼鉻、鉬含量高,在600~950℃加熱(re)和停留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重惡化鋼的性能。因(yin)此,在高溫(wen)加熱(re)進行熱(re)處(chu)理時,保溫(wen)后(hou)需急(ji)冷,焊后(hou)也要求快(kuai)速冷卻。
鐵素體不銹鋼的韌脆(cui)轉變溫度過高(gao)是(shi)影響(xiang)其應用(yong)的一個重要因素,可以(yi)(yi)通過控(kong)制C、N含量(liang),熱(re)處(chu)理(li)時(shi)采用(yong)快速冷卻和減小截(jie)面(mian)尺寸予以(yi)(yi)解決。

